新疆极端水文事件时空分布特征及其对气候变化的响应研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hulaxiazai
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极端水文事件是在一定时期内发生频率较低、突发性较强,且有相对较大强度,直接或间接对社会、经济、人民生活造成一定影响的水文事件。它是小概率事件,但对人类环境和社会经济影响很大。随着全球持续变暖,极端事件发生频率及由此造成的直接经济损失呈指数上升趋势,引发的危害也在不断增长。   本论文的主要研究工作及成果如下:   (1)时间分布规律:   采用传统统计方法以及新引入的衡量年内分布情况的集中度、集中指数,分析新疆极端水文事件的年内分布特征,分析发现,传统统计方法和集中度、集中指数得出的年内分布具有很好的一致性,是一种可靠的分析方法;并用Mann-kendall统计检验研究极端水文事件的变化趋势。结果表明:新疆极端水文事件年内分布极不均匀,主要发生在夏半年,集中在3-8月,冬半年相对较少,但北疆的阿勒泰地区冬半年较多;吐鲁番地区年内分布非常集中,乌鲁木齐、奎屯-石河子、阿克苏地区次之,阿勒泰地区集中度最小。新疆极端水文事件20世纪80年代前为相对少发期,之后为多发期。在年际变化上,总体表现为增加趋势,20世纪70年代以来增加尤为显著,新疆发生相对较为均匀且占比例最大的暴雨洪水在20C50s发生了突变,且于20C70s以后增加趋势显著,这与新疆气候变暖密切相关:   (2)空间分布特征:   新疆极端水文事件在空间分布上,主要集中在伊犁和阿克苏地区,吐鲁番、和田为少灾区;暴雨洪水是新疆的主导水文灾害,主要发生在夏季,在新疆各地区均有分布,且分布比例差别不明显,但南疆所占比例略高于北疆,阿克苏地区所占比例最高;冰雹通常伴暴雨而生,也主要发生在阿克苏地区;雪灾和融雪洪水主要发生在冬春,比例北疆明显高于南疆,雪灾伊犁地区所占比例最大,融雪洪水伊犁、塔城、昌吉表现更为明显;泥石流、冰川湖突发洪水主要集中在5~8月份,伊犁和乌鲁木齐泥石流发生较频繁,喀什和阿克苏地区冰川湖突发洪水发生较多;冰凌洪水一般出现在冬季,主要发生在塔城和伊犁地区的一些河流上。   (3)新疆各县市主导极端水文事件分布:   在阿勒泰地区,阿勒泰市为多发区,占总频次的32%,哈巴河县、布尔津县和富蕴县为次多发区,其它县市为一般地区,各县市均以以雪灾为主,所占比例均大于50%;在塔城地区,乌苏市为多发区,占总频次的25%,以冰雹和暴雨洪水为主,仅次于这两种的为为冰凌洪水,主要发生在四棵树河,塔城市、额敏县和沙湾县为次多发区,塔城市和沙湾县以冰雹为主导,额敏县以冰雪融水为主,和布克赛尔县和克拉玛依市为少发区,占不足5%,其它县市为一般地区,在10%左右。在伊犁地区,霍城县、昭苏县和新源县为多发区,霍城县以雪灾和冰雹为主,昭苏县以冰雹为主导,新源县雪灾占主导地位,次之为泥石流。   在昌吉地区,玛纳斯县为多发区,昌吉市和阜康市为次多发区,昌吉市以雪灾为主,次之为暴雨洪水,玛纳斯县和阜康市均以暴雨洪水为主导,米泉市、吉木萨尔县和木垒县为少发区,占5-6%左右,其它县市为一般地区,在10%左右,该地区大部分县市暴雨洪水为主导极端水文事件或次主导极端水文事件;在乌鲁木齐地区,乌鲁木齐市和乌鲁木齐县极端水文事件比例相当,且均以暴雨洪水为主导;在博州地区,均以暴雨洪水、冰雹为主导,博乐市发生极端水文事件较多,占总频次的40%,温泉县次之,精河县较少;在奎屯.石河子地区,均以暴雨洪水为主导,石河子发生极端水文事件较多,占近75%。   在阿克苏地区,均以冰雹或暴雨洪水为主,极端水文事件阿克苏市发生较多,温宿县和乌什县为次多发区,阿瓦提县和阿拉尔市为少发区,占不足5%,其它县市为一般地区;在巴州,均为暴雨洪水为主导,极端水文事件焉耆县为多发区,和静县和轮台县为次多发区,博湖县为少发区,仅占不足5%,其它县市为一般地区,在10%左右;在喀什地区,大部分以暴雨洪水和冰雹为主,只有泽普县和塔什库尔干县例外为突发洪水和雪灾,极端水文事件塔什库尔干县为多发区,莎车县和英吉沙县为次多发区,麦盖提县、岳普湖县、疏附县和泽普县为少发区,其它县市为一般地区。   在和田地区,均以冰雹或暴雨洪水为主,极端水文事件和田市和于田县为多发区,占总频次的16-17%左右,洛浦县和策勒县相对较少;在克州,均以冰雹或暴雨洪水为主,极端水文事件在该区各县市分布比较均匀,阿图什市、阿合奇、乌恰县和阿克陶县四县市发生比例相当,均在25%左右;在吐鲁番地区,各县市均以暴雨洪水为主导,吐鲁番市相对较多,托克逊县和鄯善县差别不大;在哈密地区,极端水文事件哈密市为多发区,占总频次的40%,以暴雨洪水为主,雪灾次之,伊吾县和巴里坤县比例相当,在20%左右,伊吾县暴雨洪水和雪灾比例相当,巴里坤县以雪灾为主,暴雨洪水次之。   (4)极端水文事件对气候变化的响应:   极端水文事件80s以前为相对少发期,以后为多发期,与新疆的气温、降水变化趋势保持一致。北疆暴雪天气增多和冬季降水量增加与冬季增暖有一定联系,具体关系有待进一步分析。冬季气温偏低1.0~4.5℃,冬季降水偏多10~50%,平原地区积雪深在30~60cm,开春前后升温幅度达1.5~2.5℃/d,零度层高度急剧升至3000gpm是决定融雪洪水的主要因素。南疆冰川湖突发洪水发生时0℃层高度持续上升超过5000gpm,前后8天0℃层高度差值>500gpm,且在洪水发生前后2天发生突变。冰川湖突发洪水的发生的控制因素、主导因素是气温,而降水只是在一定温度条件下的补充。气温的突变影响突发洪水的发生时间和频率,年均降水对其影响不明显,冰川湖突发洪水发生频率波动增加与流域气温波动上升相对应,随着温度的升高,冰川湖突发洪水发生频率有可能进一步增加。洪峰流量>4000m3/s的冰川湖突发性洪水与其发生前8天0℃层高度的显著升高密切相关。   (5)新疆极端水文事件未来发展趋势新疆各类型极端水文事件的集中度均呈上升趋势,说明新疆极端水文事件的年内集中程度变大,年内分布更为集中,在总频率不变的情况下,发生强度增加,即极端水文事件年内发生的将更加极端。未来的几十年新疆极端水文事件发生频次将呈持续增加趋势,随着气候变暖,水循环加快,降水在年内分布更加不均匀,极端水文事件速率增加可能加速。
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